A manutenção da qualidade do solo como um recurso natural vital à humanidade tem impulsionado a pesquisa sobre a dinâmica ambiental de resíduos de antibióticos veterinários no ambiente. Os processos de sorção, degradação e lixiviação da sulfadiazina (SDZ) foram avaliados em quatro solos com atributos físico-químicos distintos, conforme o uso de técnicas radiométricas e os protocolos da OECD para pesticidas. Os coeficientes de sorção (Kd) da SDZ variaram de baixo a muito alto (2,6 a 80 L kg-1). O seu baixo potencial de dessorção (< 24,2% do sorvido ou < 12,1% do aplicado) ratifica a existência de mecanismos específicos envolvidos na sorção da SDZ, afora as interações eletrostáticas e a partição hidrofóbica apontadas pelos estudos prévios. Em concentrações residuais próximas às encontradas em campo (??84 ?g kg-1), o potencial de sorção da SDZ foi consideravelmente maior do que em altas concentrações. A dissipação da SDZ foi rápida em todos os solos (t1/2 < 2,7 dias) e a formação de resíduos ligados foi a principal via de dissipação, correspondendo a > 78% do aplicado após 7 dias. A taxa média de mineralização foi < 3% do aplicado. A presença do antibiótico não impactou a biomassa do solo, indicando que em doses crônicas os efeitos sejam imperceptíveis em curto prazo. Apesar do potencial de mobilidade, a SDZ apresentou baixo potencial de lixiviação nos solos (< 0,11% do aplicado). Já a redistribuição da SDZ foi maior no perfil dos solos recém-aplicados do que nos envelhecidos e a grande maioria permaneceu nos primeiros 5 cm (> 95 % do aplicado). Nos solos envelhecidos, a sua mobilidade foi praticamente nula (0,06% do aplicado). Os resultados da pesquisa contribuem para elucidar a dinâmica de contaminantes orgânicos em solos intemperizados e ácidos de regiões tropicais, o que poderá auxiliar modelos de avaliações de risco, ações de mitigação, entre outros. / The soil quality as a vital resource for humanity has driven research on the occurrence, environmental fate and behavior of antibiotic residues in the environment. Sorption, leaching and degradation tests were performed on four soils with distinct physic-chemical attributes with 14C-sulfadiazine, following guidelines developed by OECD (USA) for laboratory studies. As the development of research on the subject has its origins in temperate countries, the soil and climatic conditions occurring in the tropics resulted in variations in the dynamic of sulfadiazine, mainly due to conditions of weathered and acidize.The results showed higher Kd (from 3, 5 to 80 L kg-1) for the residual concentration detected in monitoring studies, rapid dissipation (DT 50 between 2 and 3 days) and reduced leaching potential, in contrast with rates reported in the literature. The formation of bound residues was the major route of dissipation in all soils, reaching values between 78 % and 89 % of the total in just 7 days, whereas the mineralization did not exceed 1.5% throughout the experiment. The analysis of the variation of microbial-biomass carbon as an negative effect of antibiotic, present no difference with the content in the control, as reported by several studies that argue that the effects of chronic doses are imperceptible in short term. Although the knowledge about processes transformation of organic chemicals in soils is very divergent, laboratory tests contributed to a first elucidation about environmental of antibiotic residues, contributing to the improved performance of models to compose risk assessments and mitigation actions in tropical soils, for example.

A interação de elementos potencialmente tóxicos com solos e a caracterização quanto à mobilidade e potencial de liberação ao ambiente são importantes para avaliação de risco ambiental. No caso de solos altamente intemperizados, como os Latossolos, a interação pode ser diferenciada devido à elevada acidez, baixa densidade de cargas negativas, maiores quantidades de minerais de argila 1:1 e de (hidr)óxidos de Fe, Al e Mn, em que predominam cargas negativas variáveis com o pH. O objetivo nesta tese foi caracterizar a capacidade de sorção, a distribuição entre as frações do solo, a especiação temporal, a predição da capacidade de sorção e a dessorção com método dinâmico de extração de Cd(II) em seis solos tropicais, incluindo três Latossolos. Amostras dos seis solos foram utilizadas para avaliação da interação com Cd(II), utilizando extração sequencial e especiação por espectroscopia de absorção de raios-X próximo à estrutura da borda (XANES) para avaliação da cinética de sorção. Dados de 29 solos foram utilizados para desenvolvimento de modelo de regressão linear para predição das capacidades de sorção de Cd(II). A caracterização da dessorção de Cd por extração convencional e dinâmica foi feita em solos de textura médio-arenosa, argilosa e em um solo de referência certificado. Os resultados de sorção foram ajustados ao modelo de Langmuir. As capacidades de sorção e as energias livres padrão de Gibbs variaram de 37 à 1296 mg kg-1 e de -16,6 até -27,0 kJ mol-1, respectivamente. A sorção foi fraca e reversível, e mais de 90% do Cd estava sorvido como espécies disponíveis. A especiação temporal indicou evidências fracas e variáveis para as alterações químicas do Cd no solo, sugerindo que o elemento liberado nessas amostras se ligou à matéria orgânica do solo e aos óxidos minerais ou permaneceu dissolvido, com pequenas alterações na especiação nos meses seguintes. O modelo linear representou 98% dos resultados empíricos apenas em função de uma variável, que foi o ensaio de sorção simplificado com apenas uma concentração de Cd(II). Apesar de a capacidade de sorção prevista com o modelo ter apresentado variação de cerca de 20% em relação ao empírico, o modelo de predição apresenta potencialidade de aplicação para avaliações iniciais e rápidas. A dessorção avaliada em batelada e em fluxo indicou dessorção próxima de 100% nas frações que representam disponibilidade no ambiente, enquanto o sistema desenvolvido para extração dinâmica foi adequado na mistura das soluções com a amostra de solo e propiciou rápida troca de extratores. De modo geral os atributos do solo, bem como a classe, influenciaram, mas não definiram a interação do Cd(II) com o solo. Por sua vez, o Cd(II) incorporado ao solo apresenta grande risco ambiental e de interação com a biota / The interaction of potentially toxic elements in soils and characterization as mobility and potential of environmental release are important for environmental risk assessment. In the case of highly weathered soils, as Oxisols, interaction can be differentiated, due to the high acidity, low density of negative charges, and higher amounts of 1:1 clay minerals and Fe, Al and Mn (hidr)oxides, in which negative charges are variables with pH. The objectives in this thesis was to characterize the Cd(II) sorption capacity, distribution between soil fractions, temporal speciation, prediction of sorption capacity and desorption with dynamic extraction method in six tropical soils, including three Oxisols. Samples of the six soils were used to assess the interaction with Cd(II) using sequential extraction and the speciation with X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES) to evaluate the adsorption kinetics. Data of 29 soils were used to develop a linear regression model for prediction of Cd(II) sorption capacity. The Cd desorption characterization trough conventional and dynamics extractions was performed in a medium-sandy, a clayey and a certified reference soils. The sorption results were fitted to the Langmuir model. Sorption capacities and standard Gibbs free energy ranged from 37 to 1296 mg kg-1 and from -16.6 to -27.0 kJ mol-1, respectively. Sorption was weak and reversible, and more 90% Cd was sorbed as available species. The temporal speciation indicated weak and variables evidence of chemical changes of Cd in the soil, suggesting that this element released in these soils bound to the soil organic matter and to mineral oxides or remained dissolved, with minor changes in speciation in the following months. The linear model accounted for 98% of empirical results only on the basis of a single variable, which was the sorption simplified experiment with only one Cd(II) concentration. Although the sorption capacity predicted with the model ranged about 20% of the empirical, prediction model has potential of application for initial and rapid assessments. The desorption evaluated in batch and flow indicated desorption of about 100% in the fractions representing availability in the environment, meanwhile the system developed for dynamic extraction was adequate to mix the solutions with the soil sample and provided rapid exchange of extractants. Overall, the soil characteristics and the class had influence, but did not define the interaction of Cd(II) with the soil. On the other hand, the Cd(II) incorporated into the soil has a great environmental risk and to interact with the biota

A baixa eficiência da adubação fosfatada em solos altamente intemperizados é devido, entre outros fatores, à adsorção do fósforo (P) à superfície das argilas silicatadas do tipo 1:1 e, principalmente, dos (hidr)óxidos de Fe e de Al. Manejos do solo que induzem a solubilização de formas de P indisponíveis para as plantas têm sido intensamente estudados nos últimos anos. Uma tentativa de aumentar a concentração de P disponível na solução do solo para sua absorção pelas plantas é a mobilização de P por ânions de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Ânions derivados de AOBMM exsudados pelas raízes de plantas ou excretados por microrganismos são associados com algumas condições de rizosfera como deficiência de P e fitotoxidez de Al e interagem com o solo de forma a aumentar a biodisponibilidade de P. Dependendo dos atributos do solo, do grau de dissociação, das propriedades e do número de grupos carboxílicos dos ânions orgânicos, o P pode ser mobilizado do solo principalmente devido à dissolução complexométrica de minerais e à adsorção competitiva dos grupos funcionais carboxílicos e fosfato nos sítios de superfície coloidais. A capacidade dos ânions citrato, malato e oxalato em mobilizar P de amostras de um Neossolo Quartzarênico típico (RQ) e de um Latossolo Vermelho ácrico (LVwf) foi avaliada por meio de um estudo de lixiviação de ânions em colunas. Devido a não detecção de P nos efluentes das colunas com LVwf, foi realizado outro estudo em colunas, no qual somente citrato foi lixiviado, mas num volume maior, e as alterações das formas de P nas amostras desse solo induzidas pela lixiviação de citrato foram identificadas por espectroscopia de absorção de raios-X na borda K do fósforo (X-ray absorption near edge structure -XANES - spectroscopy). A capacidade dos ânions de AOBMM em solubilizar P foi mais dependente do teor de P disponível e de outros atributos do solo que do número de grupos funcionais carboxílicos dos ânions orgânicos. Somente o oxalato mobilizou P do RQ, enquanto todos os ânions de AOBMM foram capazes de mobilizar P do LVwf. Quando baixos volumes de solução contendo ânions de AOBMM foram lixiviados no solo, além do aumento do pH, a mobilização de P foi acompanhada pela mobilização de Al no RQ (pH água = 5), e pela mobilização de Ca no LVwf (pH água = 5.6), o que indica solubilização de P pela complexação de Al, Ca, ou Fe, de fosfatos insolúveis, ou pela inibição da precipitação de P com esses metais. Ao lixiviar um volume maior de citrato no LVwf, o P também não foi detectado nos efluentes das colunas, mas houve lixiviação intensa de Al e Fe, bem como mudanças nas proporções de formas de P no solo caracterizadas pelos espectros XANES. Embora tenhamos encontrado indícios da ação dos principais mecanismos de solubilização de P (dissolução complexométrica de minerais e troca de ligantes entre grupos funcionais carboxílicos e P adsorvido ao solo), os ânions de AOBMM mostraram pouco potencial de efetivamente aumentar a biodisponibilidade de P. / Phosphate fertilization of acidic, highly weathered soils is inefficient because of the adsorption of phosphorus (P) to 1:1 silicate clays and, especially, to Fe and Al oxides. Different soil management practices to induce solubilization of unavailable forms of P to plants nutrition have been intensively studied in recent years. The mobilization of P with anions of low molecular weight organic acids (LMWOA) increases the concentration of available P in the soil solution for plant uptake. Anions derived from LMWOA exudates from plants root or excreted by microbes are associated with some rhizosphere conditions, as deficiency of P and Al phytotoxicity, and they interact with the soil in order to increase P availability. Depending on the soil attributes, and degree of dissociation, properties, and number of carboxyl groups from organic anions, P can be mobilized from soil mainly because of complexometric dissolution of soil minerals and ligand exchange of functional carboxyl groups and P adsorbed in soil surface sites. The capacity of citrate, malate and oxalate anions to mobilize P from a Typic Quartzipsamment (RQ) and an Anionic Acrudox (LVwf) was evaluated in a column leaching study. Because no P was detectable in columns effluents from LVwf, another column leaching study was performed, but only citrate was leached with a greater volume of solution, and citrate-induced changes at P forms in the soil were identified by P K-edge X-ray absorption near edge structure - XANES - spectroscopy. The capacity of LMWOA anions to solubilize P was more dependent of P status and other soil attributes, than number of carboxyl groups of organic anions. Only oxalate mobilized P from RQ, and all LMWOA anions were able to mobilize P from LVwf. Increasing of P mobilization and soil pH were followed by increases of Al mobilization from RQ (pH water = 5), and Ca mobilization from LVwf (pH water = 5.6) at lower volumes of LMWOA anions leaching. Phosphorus was solubilized by complexation of Al, Ca or Fe from insoluble phosphate minerals, or by inhibition of Al, Ca or Fe phosphate precipitation. After leaching a greater volume of citrate through LVwf, P was still undetectable in effluents from columns, but there was an intensively leaching of Al and Fe, as well as changes in proportions of adsorbed P characterized in soil XANES spectra. Although we have found evidences about the action of main mechanisms of P solubilization (complexometric dissolution, and ligand exchange of carboxylic functional groups for adsorbed P on soil minerals) by LMWOA anions, they had a little potential to really increase P availability.

A baixa eficiência da adubação fosfatada em solos altamente intemperizados é devido, entre outros fatores, à adsorção do fósforo (P) à superfície das argilas silicatadas do tipo 1:1 e, principalmente, dos (hidr)óxidos de Fe e de Al. Manejos do solo que induzem a solubilização de formas de P indisponíveis para as plantas têm sido intensamente estudados nos últimos anos. Uma tentativa de aumentar a concentração de P disponível na solução do solo para sua absorção pelas plantas é a mobilização de P por ânions de ácidos orgânicos de baixa massa molar (AOBMM). Ânions derivados de AOBMM exsudados pelas raízes de plantas ou excretados por microrganismos são associados com algumas condições de rizosfera como deficiência de P e fitotoxidez de Al e interagem com o solo de forma a aumentar a biodisponibilidade de P. Dependendo dos atributos do solo, do grau de dissociação, das propriedades e do número de grupos carboxílicos dos ânions orgânicos, o P pode ser mobilizado do solo principalmente devido à dissolução complexométrica de minerais e à adsorção competitiva dos grupos funcionais carboxílicos e fosfato nos sítios de superfície coloidais. A capacidade dos ânions citrato, malato e oxalato em mobilizar P de amostras de um Neossolo Quartzarênico típico (RQ) e de um Latossolo Vermelho ácrico (LVwf) foi avaliada por meio de um estudo de lixiviação de ânions em colunas. Devido a não detecção de P nos efluentes das colunas com LVwf, foi realizado outro estudo em colunas, no qual somente citrato foi lixiviado, mas num volume maior, e as alterações das formas de P nas amostras desse solo induzidas pela lixiviação de citrato foram identificadas por espectroscopia de absorção de raios-X na borda K do fósforo (X-ray absorption near edge structure -XANES - spectroscopy). A capacidade dos ânions de AOBMM em solubilizar P foi mais dependente do teor de P disponível e de outros atributos do solo que do número de grupos funcionais carboxílicos dos ânions orgânicos. Somente o oxalato mobilizou P do RQ, enquanto todos os ânions de AOBMM foram capazes de mobilizar P do LVwf. Quando baixos volumes de solução contendo ânions de AOBMM foram lixiviados no solo, além do aumento do pH, a mobilização de P foi acompanhada pela mobilização de Al no RQ (pH água = 5), e pela mobilização de Ca no LVwf (pH água = 5.6), o que indica solubilização de P pela complexação de Al, Ca, ou Fe, de fosfatos insolúveis, ou pela inibição da precipitação de P com esses metais. Ao lixiviar um volume maior de citrato no LVwf, o P também não foi detectado nos efluentes das colunas, mas houve lixiviação intensa de Al e Fe, bem como mudanças nas proporções de formas de P no solo caracterizadas pelos espectros XANES. Embora tenhamos encontrado indícios da ação dos principais mecanismos de solubilização de P (dissolução complexométrica de minerais e troca de ligantes entre grupos funcionais carboxílicos e P adsorvido ao solo), os ânions de AOBMM mostraram pouco potencial de efetivamente aumentar a biodisponibilidade de P. / Phosphate fertilization of acidic, highly weathered soils is inefficient because of the adsorption of phosphorus (P) to 1:1 silicate clays and, especially, to Fe and Al oxides. Different soil management practices to induce solubilization of unavailable forms of P to plants nutrition have been intensively studied in recent years. The mobilization of P with anions of low molecular weight organic acids (LMWOA) increases the concentration of available P in the soil solution for plant uptake. Anions derived from LMWOA exudates from plants root or excreted by microbes are associated with some rhizosphere conditions, as deficiency of P and Al phytotoxicity, and they interact with the soil in order to increase P availability. Depending on the soil attributes, and degree of dissociation, properties, and number of carboxyl groups from organic anions, P can be mobilized from soil mainly because of complexometric dissolution of soil minerals and ligand exchange of functional carboxyl groups and P adsorbed in soil surface sites. The capacity of citrate, malate and oxalate anions to mobilize P from a Typic Quartzipsamment (RQ) and an Anionic Acrudox (LVwf) was evaluated in a column leaching study. Because no P was detectable in columns effluents from LVwf, another column leaching study was performed, but only citrate was leached with a greater volume of solution, and citrate-induced changes at P forms in the soil were identified by P K-edge X-ray absorption near edge structure - XANES - spectroscopy. The capacity of LMWOA anions to solubilize P was more dependent of P status and other soil attributes, than number of carboxyl groups of organic anions. Only oxalate mobilized P from RQ, and all LMWOA anions were able to mobilize P from LVwf. Increasing of P mobilization and soil pH were followed by increases of Al mobilization from RQ (pH water = 5), and Ca mobilization from LVwf (pH water = 5.6) at lower volumes of LMWOA anions leaching. Phosphorus was solubilized by complexation of Al, Ca or Fe from insoluble phosphate minerals, or by inhibition of Al, Ca or Fe phosphate precipitation. After leaching a greater volume of citrate through LVwf, P was still undetectable in effluents from columns, but there was an intensively leaching of Al and Fe, as well as changes in proportions of adsorbed P characterized in soil XANES spectra. Although we have found evidences about the action of main mechanisms of P solubilization (complexometric dissolution, and ligand exchange of carboxylic functional groups for adsorbed P on soil minerals) by LMWOA anions, they had a little potential to really increase P availability.

A manutenção da qualidade do solo como um recurso natural vital à humanidade tem impulsionado a pesquisa sobre a dinâmica ambiental de resíduos de antibióticos veterinários no ambiente. Os processos de sorção, degradação e lixiviação da sulfadiazina (SDZ) foram avaliados em quatro solos com atributos físico-químicos distintos, conforme o uso de técnicas radiométricas e os protocolos da OECD para pesticidas. Os coeficientes de sorção (Kd) da SDZ variaram de baixo a muito alto (2,6 a 80 L kg-1). O seu baixo potencial de dessorção (< 24,2% do sorvido ou < 12,1% do aplicado) ratifica a existência de mecanismos específicos envolvidos na sorção da SDZ, afora as interações eletrostáticas e a partição hidrofóbica apontadas pelos estudos prévios. Em concentrações residuais próximas às encontradas em campo (??84 ?g kg-1), o potencial de sorção da SDZ foi consideravelmente maior do que em altas concentrações. A dissipação da SDZ foi rápida em todos os solos (t1/2 < 2,7 dias) e a formação de resíduos ligados foi a principal via de dissipação, correspondendo a > 78% do aplicado após 7 dias. A taxa média de mineralização foi < 3% do aplicado. A presença do antibiótico não impactou a biomassa do solo, indicando que em doses crônicas os efeitos sejam imperceptíveis em curto prazo. Apesar do potencial de mobilidade, a SDZ apresentou baixo potencial de lixiviação nos solos (< 0,11% do aplicado). Já a redistribuição da SDZ foi maior no perfil dos solos recém-aplicados do que nos envelhecidos e a grande maioria permaneceu nos primeiros 5 cm (> 95 % do aplicado). Nos solos envelhecidos, a sua mobilidade foi praticamente nula (0,06% do aplicado). Os resultados da pesquisa contribuem para elucidar a dinâmica de contaminantes orgânicos em solos intemperizados e ácidos de regiões tropicais, o que poderá auxiliar modelos de avaliações de risco, ações de mitigação, entre outros. / The soil quality as a vital resource for humanity has driven research on the occurrence, environmental fate and behavior of antibiotic residues in the environment. Sorption, leaching and degradation tests were performed on four soils with distinct physic-chemical attributes with 14C-sulfadiazine, following guidelines developed by OECD (USA) for laboratory studies. As the development of research on the subject has its origins in temperate countries, the soil and climatic conditions occurring in the tropics resulted in variations in the dynamic of sulfadiazine, mainly due to conditions of weathered and acidize.The results showed higher Kd (from 3, 5 to 80 L kg-1) for the residual concentration detected in monitoring studies, rapid dissipation (DT 50 between 2 and 3 days) and reduced leaching potential, in contrast with rates reported in the literature. The formation of bound residues was the major route of dissipation in all soils, reaching values between 78 % and 89 % of the total in just 7 days, whereas the mineralization did not exceed 1.5% throughout the experiment. The analysis of the variation of microbial-biomass carbon as an negative effect of antibiotic, present no difference with the content in the control, as reported by several studies that argue that the effects of chronic doses are imperceptible in short term. Although the knowledge about processes transformation of organic chemicals in soils is very divergent, laboratory tests contributed to a first elucidation about environmental of antibiotic residues, contributing to the improved performance of models to compose risk assessments and mitigation actions in tropical soils, for example.

A interação de elementos potencialmente tóxicos com solos e a caracterização quanto à mobilidade e potencial de liberação ao ambiente são importantes para avaliação de risco ambiental. No caso de solos altamente intemperizados, como os Latossolos, a interação pode ser diferenciada devido à elevada acidez, baixa densidade de cargas negativas, maiores quantidades de minerais de argila 1:1 e de (hidr)óxidos de Fe, Al e Mn, em que predominam cargas negativas variáveis com o pH. O objetivo nesta tese foi caracterizar a capacidade de sorção, a distribuição entre as frações do solo, a especiação temporal, a predição da capacidade de sorção e a dessorção com método dinâmico de extração de Cd(II) em seis solos tropicais, incluindo três Latossolos. Amostras dos seis solos foram utilizadas para avaliação da interação com Cd(II), utilizando extração sequencial e especiação por espectroscopia de absorção de raios-X próximo à estrutura da borda (XANES) para avaliação da cinética de sorção. Dados de 29 solos foram utilizados para desenvolvimento de modelo de regressão linear para predição das capacidades de sorção de Cd(II). A caracterização da dessorção de Cd por extração convencional e dinâmica foi feita em solos de textura médio-arenosa, argilosa e em um solo de referência certificado. Os resultados de sorção foram ajustados ao modelo de Langmuir. As capacidades de sorção e as energias livres padrão de Gibbs variaram de 37 à 1296 mg kg-1 e de -16,6 até -27,0 kJ mol-1, respectivamente. A sorção foi fraca e reversível, e mais de 90% do Cd estava sorvido como espécies disponíveis. A especiação temporal indicou evidências fracas e variáveis para as alterações químicas do Cd no solo, sugerindo que o elemento liberado nessas amostras se ligou à matéria orgânica do solo e aos óxidos minerais ou permaneceu dissolvido, com pequenas alterações na especiação nos meses seguintes. O modelo linear representou 98% dos resultados empíricos apenas em função de uma variável, que foi o ensaio de sorção simplificado com apenas uma concentração de Cd(II). Apesar de a capacidade de sorção prevista com o modelo ter apresentado variação de cerca de 20% em relação ao empírico, o modelo de predição apresenta potencialidade de aplicação para avaliações iniciais e rápidas. A dessorção avaliada em batelada e em fluxo indicou dessorção próxima de 100% nas frações que representam disponibilidade no ambiente, enquanto o sistema desenvolvido para extração dinâmica foi adequado na mistura das soluções com a amostra de solo e propiciou rápida troca de extratores. De modo geral os atributos do solo, bem como a classe, influenciaram, mas não definiram a interação do Cd(II) com o solo. Por sua vez, o Cd(II) incorporado ao solo apresenta grande risco ambiental e de interação com a biota / The interaction of potentially toxic elements in soils and characterization as mobility and potential of environmental release are important for environmental risk assessment. In the case of highly weathered soils, as Oxisols, interaction can be differentiated, due to the high acidity, low density of negative charges, and higher amounts of 1:1 clay minerals and Fe, Al and Mn (hidr)oxides, in which negative charges are variables with pH. The objectives in this thesis was to characterize the Cd(II) sorption capacity, distribution between soil fractions, temporal speciation, prediction of sorption capacity and desorption with dynamic extraction method in six tropical soils, including three Oxisols. Samples of the six soils were used to assess the interaction with Cd(II) using sequential extraction and the speciation with X-ray absorption near edge structure spectroscopy (XANES) to evaluate the adsorption kinetics. Data of 29 soils were used to develop a linear regression model for prediction of Cd(II) sorption capacity. The Cd desorption characterization trough conventional and dynamics extractions was performed in a medium-sandy, a clayey and a certified reference soils. The sorption results were fitted to the Langmuir model. Sorption capacities and standard Gibbs free energy ranged from 37 to 1296 mg kg-1 and from -16.6 to -27.0 kJ mol-1, respectively. Sorption was weak and reversible, and more 90% Cd was sorbed as available species. The temporal speciation indicated weak and variables evidence of chemical changes of Cd in the soil, suggesting that this element released in these soils bound to the soil organic matter and to mineral oxides or remained dissolved, with minor changes in speciation in the following months. The linear model accounted for 98% of empirical results only on the basis of a single variable, which was the sorption simplified experiment with only one Cd(II) concentration. Although the sorption capacity predicted with the model ranged about 20% of the empirical, prediction model has potential of application for initial and rapid assessments. The desorption evaluated in batch and flow indicated desorption of about 100% in the fractions representing availability in the environment, meanwhile the system developed for dynamic extraction was adequate to mix the solutions with the soil sample and provided rapid exchange of extractants. Overall, the soil characteristics and the class had influence, but did not define the interaction of Cd(II) with the soil. On the other hand, the Cd(II) incorporated into the soil has a great environmental risk and to interact with the biota

Phosphorus is the main limiting nutrient for plant growth in large areas of the world and the availability of phosphorus to plants and microbes can be strongly affected by soil properties. Even though the phosphorus cycle has been studied extensively, much remains unknown about the key processes governing phosphorus availability in different environments. In this thesis the complex dynamics of soil phosphorus and its availability were studied by relating various phosphorus fractions and soil characteristics to microbial respiration kinetics. The soils used represent a range of aluminium, iron, carbon and total phosphorus content, and were located in four different biomes: subtropical forest, warm temperate forest, boreal forest and tundra. The results showed that NaOH extractable phosphorus, a fraction previously considered to be available to plants only over long time scales, can be accessed by microbes in days or weeks. Microbial phosphorus availability was not related to aluminium or iron content in any of the studied systems, not even in highly weathered soils with high aluminium and iron content. This is in contrast with other studies of soils with high sorption capacity and shows the variability of factors that govern phosphorus availability in different environments. In the boreal forest chronosequence, no difference could be seen with age in total phosphorus content or concentrations of occluded phosphorus forms. However, there were lower concentrations of labile phosphorus forms in older systems, which were correlated with a decrease in microbial respiration. This was most likely related to organic matter quality in the system, and not to geochemical factors. Phosphorus availability was linked to differences in topography (water regime) and vegetation in the tundra ecosystems. The results suggest that the availability of phosphorus, both for microbes and plants, was lower on the meadow vegetation sites compared to the two types of heath vegetation. Many factors are important for phosphorus availability in soils, but these results suggest that microbes can access less available phosphorus if not restricted by carbon, and this may be important in regard to forest management practices as well as effects of environmental change.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Elisandra Martins.pdf: 1709825 bytes, checksum: 2b439c92219786f120cb58b442ce0499 (MD5) Previous issue date: 2010-03-08 / In order to better benefit from agriculture development it is necessary to know the soil physical and chemical properties which enable the reposition of nutrients through mineral and organic fertilization in the correct way. These soil properties might vary according to the content and composition of minerals in the clay fraction. In such a context the objective of this work was to characterize minerals from the clay fraction, of the Bi diagnostic horizon, of seven cambisols from the Irati region in the State of Paraná. For the characterization, clay fraction and air dried fine earth from Bi horizon of these soils were studied. Firstly, the particles density was determined using the pycnometer method in order to be used later for the sedimentation calculation through the Stokes Law and to obtain the clay fraction through physical fractioning, which also determined soil texture. Mineralogical analysis was carried out employing X-ray diffraction supported by the knowledge of local geology, with this data and the Rietveld method, the quantification of crystalline phases in the clay fraction was carried out. X-ray fluorescence technique was employed as elemental analysis, in order to compare to the results obtained by the Rietveld method. The average particle density obtained was 2,54 gcm-3. Textural class according to the American classification was very clayey for one of the samples and clayey for the others. The Rietveld method refinement presented good adjustment, with χ2 varying from 1,54 to 6,23. Elemental comparison between the fluorescence and the Rietveld method presented some divergences, which were granted to crystal imperfections, chemical composition variation and the presence of amorphous substances, which hampered the adjustment through the Rietveld Method and might lead to mistakes in the elemental quantification. From eight to nine mineral phases were identified in each sample of the clay fraction. The majority mineral phases for this fraction were kaolinite, muscovite and quartz, illite in some samples and in lower amounts hematite, goethite, gibbsite, lepidocrocite and calcite. These minerals are in accordance with the geology and are usually associated among themselves, mainly in young soils, in which weathering was not enough to transform the minerals entirely. / Para fazer uso dos benefícios decorrentes do desenvolvimento da agricultura é necessário conhecer propriedades físicas e químicas do solo que possibilitem a reposição de nutrientes por adubação mineral e orgânica de forma correta. Estas propriedades do solo variam em grande parte de acordo com o teor e composição dos minerais da fração argila. Neste contexto o objetivo desse trabalho foi caracterizar os minerais da fração argila, do horizonte diagnóstico, Bi, de sete Cambissolos da região de Irati, Paraná. Para a caracterização foram estudadas a fração argila e a Terra Fina Seca ao Ar do horizonte Bi desses solos, primeiramente determinou-se a densidade de partículas pelo método do picnômetro para posterior utilização no cálculo de sedimentação pela Lei de Stokes e obtenção da fração argila pelo fracionamento físico, que também possibilitou determinar a textura do solo. A análise mineralógica foi feita pela técnica de Difração de Raios X com auxílio de conhecimentos da geologia local, com esses dados e o Método de Rietveld foi feita a quantificação das fases cristalinas apenas na fração argila. A técnica de Fluorescência de Raios X foi utilizada como análise elementar, para comparar com os resultados obtidos com o Método de Rietveld. A densidade de partículas média obtida foi de 2,54 g.cm-3. A classe textural, de acordo com a classificação americana, foi muito argilosa para uma amostra e argilosa para as demais. O refinamento pelo método de Rietveld apresentou bom ajuste, com χ2 variando de 1,54 a 6,23. A comparação da quantificação química elementar pela Fluorescência e método de Rietveld apresentou algumas divergências, as quais foram atribuídas a imperfeições dos cristais, variação na composição química e presença de substâncias amorfas, que dificultam o ajuste pelo Método de Rietveld e podem levar a erros na quantificação elementar. Foram identificadas de sete a oito fases minerais em cada amostra da fração argila. As fases minerais majoritárias da fração argila foram a caulinita, muscovita e quartzo, e em algumas amostras também a ilita e em menor quantidade hematita, goethita, gibbsita, lepidocrocita, calcita. Esses minerais estão de acordo com a geologia e normalmente aparecem associados entre si, principalmente em solos jovens, em que o intemperismo não foi suficiente para transformar totalmente os minerais.